DE3026892A1 - Elektrische maschinen mit nutzung des bisher beim rondenstanzen weggeworfenen stanzgitters - Google Patents
Elektrische maschinen mit nutzung des bisher beim rondenstanzen weggeworfenen stanzgittersInfo
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Description
-M-
Drying. Wolfgang Volkrodt Mein Zeichen
8740 Bad Neustadt a.d. Saale EM 7/80
Elektrische Maschinen mit Nutzung des bisher beim Rondenstanzen
weggeworfenen Stanzgitters.
Die Erfindung betrifft elektrische Maschinen, bei denen im Gegensatz
zu bisher das beim Stanzen der Ronden abfallende Stanzgitter
nicht zum Schrott geworfen wird, sondern für großflächige, tangential zum Ständerdurchmesser von Kühlluft durchströmte Rippenkanäle,
zur Minderung von Lüfter- und Eisenverlusten und als Teil des magnetischen Kreises genützt wird. Hierbei ist auf eine gehäuselose
Bauweise mit axial an den Paketstirnseiten angebracht en G-ehäus eringenüberzugehen.
Wegen verringerten Raumangebots im Maschineninneren ergibt sich die Notwendigkeit zu einer vom Herkömmlichen
abweichenden Anordnung der Wickelköpfe und Klemmenanschlüsse.
Steigende Rohstoff- und Energiepreise bedingen eine Überprüfung, ob die heutige Bauweise,insbesondere geschlossener, oberflächengekühlter
elektrischer Maschinen; noch zeitgemäß ist. Da der sich
drehende Innenläufer elektrischer Maschinen rund sein muß, liegt es nahe, nicht nur die Ständerbohrung sondern auch den Ständeraußendurchmesser
rund auszuführen, Zwecks Begrenzung der Wirbelstromverluste werden bei Drehfeldmaschinen die Ständerbleche aus
Tafel- oder Bandblechen gestanzt und erst später zum Paket zusammengefaßt. Beim Stanzen geht nach dem heutigen Stand der Technik
die Differenz des die Ronde mit Durchmesser Da umschließenden
Quadrats D3 2 zur Ronde mit der Fläche 1Γ- Da 2 / 4 , also 1 - 1Γ/4 « 0,21
oder 21% des Elektrobleches in den Schrott und hat hierbei nur noch etwa 5% des ursprünglichen Materialwertes. Das Wiedereinschmelzen
und Weiterverarbeiten des Sohrottes kostet Energie.
Da bei der Enagiewandlung elektrische in mechanische Energie, bzw. beim Generator umgekehrt Verluste entstehen, die die Maschine
-2 -
BAD ORIGINAL
aufheizen und. zum Durchbrennen der el ejCtrlrScheii" Isolation führen
kannei^ müssen Maßnahmen zu einer wirksamen Verlustwärmeabfuhr getroffen
werden. Hierzu dienen gegenwärtig bei oberflächengekühlten Maschinen mit vielen axialen Kühlrippen vereehene und axial
von einem Luftstrom bestrichene Gehäuse aus Leichtmetall oder Grauguß, in die die walzenförmigen Ständerpakete eingepreßt sind. Diese
Gehäuse erfordern zur Herstellung nicht nur Rohstoffe,sondern viel
Energie zum Schmelzen, Gießen und spanabhebenden Bearbeiten.
Zweck der Erfindung ist, weniger als bisher Elektroblech wegzuwerfen
und das bisherige Stanzgitter sinnvoll zur Verlustwärmeab fuhr und Verlustminderung zu nutzen,und ferner am Umfang des
Ständerpaketes ganz ohne tragendes Gehäuse auszukommen.
Bekannt ist,und wurde vor etwa 20 Jahren serienmäßig angewendet,
eine Ausführung von Ständerpaketen, bei denen das Stanzgitter an den Ständerblechen blieb und in die Diagonalen des Viereckpaketes
axiale Kühlkanäle gestanzt wurden. Bekannt ist ferner, daß derartig gestanzte Bleche mit fortlaufend verschobenem Drehwinkel paketiert
und hierbei entstehende Rippenzwischenräume mit Leichtmetall oder Gießharz ausgefüllt werden. Dies führt zu gehäuselosen Varianten
heutiger Axialrippenmaschinen. Durch das Ausstanzen der axialen Kühlkanäle ist aber immer noch ein erheblicher Teil des bisherigen
Stanzgitters Schrott.
Bekannt ist ferner eine Ausführung elektrischer Maschinen, insbesondere
solcher mit waagerechter Welle und Verlustwärmeabfuhr durch natürliche Konvektion, bei denen das Ständerpaket aus Teilpaketen
gebildet wird, wobei ein Teil die übliche runde Kontur, der andere Teil die des umschließenden Quadrats hat. Auch hierbei fällt noch
ein Schrottanteil von über 10% des eingesetzten Elektroblech.es an.
Der Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, den Schrottanteil
noch weiter, als bisher bekannt, zu senken und zudem das an den Ronden Verbliebene Elektroblech zur Verluatwärmeabfuhr, für den
magnetischen Kreis und zur Verminderung der Eisen- und Lüfterverluste
zu nutzen. Das Ausstanzen axialer Kühlkanäle bringt nicht den gewünschten Effekt. Ferner haben Axialkanäle zu wenig verlustwärmeabführende
Oberfläche. Technisch und wirtschaftlich interessanter das Bilden tangentialer Kühlkanäle, denn sie können, ausgehend
3 BAD ORIGINAL
-y-to
von z.B. 0,5 nun starken Elektroblech, "frei"entsprechender Schichtung
von Teilpaketen mit unterschiedlicher und winkelversetzter Kontur zu sehr großen Oberflächen führen, die bei geringem Kühlluftbedarf
und somit kleiner Lüfterleistung sehr wirksam die Motorverluste abführen.
Das Stanzen von Ständer- und Läuferblechen erfolgt heutzutage meist
im Polgeschnittverfahren vom bandförmigen Elektroblech,, Der Trennschnitt
zweier benachbarter Ständerblechronden fällt hierbei mit der Tangente an beide sich berührende Ronden zusammen. Die erfinderische
Lösung besteht nunmehr darin, daß der Trennschnitt zweier benachbarter Ständerblechronden nicht durch diese Tangente geführt
wird, sondern in das ursprüngliche Stanzgitter der vorangehenden odier nachfolgenden Ronde weit hineingreift. Im Extremfall, nämlich
Stanzgitterschrottgleich Null, erhält die eine Seite eines Ständerbleches
zwei Tangentialrippenspitzen, die bei Versatz benachbarter Teilpakete um z.B. 180° über den runden Rippenkanalgrund mit einer
Länge = D& überstehen. In praxi ist dieser G-renzfall, weil die scharfen
Spitzen nur wenig Oberflächengewinn und Schrotteinsparung bringen, wenig interessant. Aber der Kompromiß,'nämlich ein Mittelding zwischen
Tangentialtrennschnitt zu beiden Ronden und Trennschnitt am Außendurchmesser D„ der Nachbarronde,ist ein erheblicher Portschritt
gegenüber der heutigen Technik.
Tangentialköhlung von gehäuselosen Ständerpaketen, bei der zudem
der Temperaturgradient zwischen Paket und aufgepreßtem Gehäuse von mehreren K entfällt, bedingt eine andersartige Kühlluftführung
als bei herkömmlicher Rippengehäuse- Axialkühlung mit Lüfter auf der antriebsabgewandten Seite. Man braucht gedeckte Kanäle und
somit einen Mantel um das Ständerpaket. Wenn dieser Mantel aus relativ dünnen Blech ausgeführt werden soll, dann muß er sich, um
Einbeulen zu vermeiden, abstützen können. Hier bietet nunmehr die erfinderische Lösung, nämlich, daß der Trennschnitt zwischen zwei
Ronden in das Stanzgitter der Nachbarronde hineinreicht, bessere Möglichkeiten zum Abstützen des Mantels als bei einem Trennschnitt
als Tangente zweier sich berührender Ronden.
Ein nach vorstehender Art aufgebautes Ständerpaket mit umhüllenden
Mantel hat normalerweise eine Rechteckkontur. Derartige kistenförmige elektrische Maschinen haben erne höhere Raumnutzung als
heutige runde, rippengekühlte Maschinen, sind bei Transport und
lagern leichter stapelbar und passen sich in ihrer Formgebung optisch besser der Rechteckstruktur moderner Werkzeug- und sonstiger
Maschinen an.
Der Übergang vom kistenförmigen Ständerpaket zu den Lagerstellen der Läuferwelle bedingt andersartige technische Lösungen als bei
bisherigen Maschinen mit runden Gehäusen, an deren Stirnseiten in Zentrierungen die beiden Lagerschilde eingesetzt sind. Entweder
sind topfartige Lagerschilde oder, als Übergang zu bisherigen tellerartigen Lagerschildenv Gehäuseringe an den Stirnseiten des kistenartigen
Ständers zu befestigen. Ein Abstützen außerhalb des aktiven Rondendurchmessers Da ist riskant, da hier das Paket wegen der
Tangentialkühlkanäle durchbrochen und wenig tragfähig ist. Wird der Außendurchmesser der Topfschilde oder Gehäuseringe gleich Da
gewählt, so geht entsprechend den?nWandstärke Raum im Inneren der
Maschine verloren. Im Gegensatz zu herkömmlichen Maschinen mit einem
Gehäuseinnendurchmesser gleich Da, kommen die TopfSchilde bzw. Gehäuseringe
den Wickelköpfen des Ständerpaketes bedrohlich nahe. Statt bisheriger mindestens 6 mm langer Luftstrecken als Isolation
zwischen Wickelköpfen und Gehäuse ist ähnlich der Nutisolation im Ständerpaket auf Zwischenlegen von Isoliermaterial überzugehen.
Unter diesen "Voraussetzungen ist es aber sinnvoll, die Wickelköpfe
nach außen gegen die Isolierstoffeinlagen zu pressen und damit thermisch weit besser an die Gehäuseringe anzukoppeln als
unter Beibehaltung bisheriger Luftstrecken-Wickelkopfisolation.
Neben verringertem Temperaturgradienten zwischen Wickelkopf und Motoroberfläche wird die Gefahr von Heißpunkten in den Wickelköpfen
z.B. bei blockiertem oder langdauerndem Schweranlauf vermindert. Dies ist u.a. bei Betrieb in explosionsgefährdeten Anlagen vorteilhaft.
Bei den gemäß der Erfindung sich ergebenden beengten Raumverhältnissen
im Motorinneren und bei Anpressen der Wickelköpfe gegen elektrisch isolierte Gehäuseringe ist es schwierig, wie bisher
Schaltverbindungen in Form von flexiblen Leitungen an den Spulenenden anzulöten und diese nachträglich einzuschnüren. Erfindungsgemäß
wird nunmehr vorgeschlagen, auf kürzestem Weg unmittelbar die Spu.l enenden an einem im Gehäusering tint ergebracht en Klemmenbrett
anzuschließen, wobei der unverlierbar angebrachte Klemmenkasten-
U <J .£.
deckel zugleich die für zugehörige Wicklung und Paket wesentlichen
Kenndaten nach Art eines Leistungsachildes und Schaltbildes enthält.
Zwischen dor im Nauptanrspruch festgehaltenen erfinderischen Lösung
des mit möglichst geringem Stanzgitterverschnitt ausgeführten, durch Tangentialrippen gekühlten Ständerpaketes und den Unteransprüohen,
wie z.B. beidseitig angesetzte Gehäuseringe, an diese τοη innen angepreßte
Wickelköpfe, Spulenenden direkt ans Klemmenbrett geführt, besteht ein kausaler Zusammenhang, d.h. der Hauptanspruch bedingt
zur technischen Realisierbarkeit eine Reihe weitewtMaßnahmen, die
z.Zt. im Elektromaschinenbau nicht üblich sind.
Besonderheiten, die sich bei den unterschiedlichen Arten elektrischer
Maschinen bei konsequenter Verwertung der erfinderischen Lösung ergeben, bedürfen zum Verständnis der zeichnerischen Darstellung
und werden daher später behandelt.
Bei einem konstant gehaltenen Abstand zwischen benachbarten Tangentialrippenpaketen
τοη ζ.Bsp. 5 mm wächst die Rippenoberfläche
2
proportional Da und zugleich proportional der Ständerpaketlänge 1
proportional Da und zugleich proportional der Ständerpaketlänge 1
und somit proportional zum aktiven Volumen Da 1. Bei den heute üblichen
oberflächengekühlten und durchzugsbelüfteten Maschinen -vergrößern
sich hingegen die kühlenden Oberflächen lediglich etwa proportional Dal , wodurch mit zunehmenden Maschinenabmessungen
die Verlustwärmeabfuhr immer kritischer wird, und zum Übergang auf andere Kühlverfahren wie Röhren- oder .Flüssigkeitskühlung zwingt.
Andererseits ergibt sich bei Tangentialkühlung bei z.B. Da = 100 cm
eine Tiefe des Küh.~ 1 kanals, gemessen in der Diagonale vom umschließenden
Mantel bis zum Rippengrund am aktiven Durchmesser Da, von etwa 30cm.
Herkömmliche Belüftungssysteme mit z.B.an einem Motorwellenende
angebrachten Lüfter sind überfordert, um nach ursprünglich axialem Auratritt des Luftstroms aus der Lüfterhaube und nach 90°- Umlenkung
derartigt z.B# 30 cm tiefe und 0,5 cm breite Kanäle wirksam zv durchlüften.
Hier ist der Einsatz von Fremdlüftern, deren Förderrichtung mit der Tangential schichtung des Ständerblechpaketes übereinstimmt,
vorteilhafter. Wird die elektrische Maschine nur mit Teillast betrieben,
so reicht die Piaminwirkung in' den Tangentialkanälen zur Verlustwärmeabfuhr bereits aus. Ähnlich modernen Kraftfahrzeugkühlersystemen
ist es sinnvoll, den Fremdlüfter nur dann durch
BAD ORIGlNAl COPY
3Ü26892 ΙΜ./-Λ
Thermostat einzuschalten, wenn die Wicklungstemperatur Grenzwerten
zustrebt. Gegenüber herkömmlichen, fest auf der Motorwelle installierten Lüftern mit ihren bei Bemessung für beide Drehricbtungen
schlechten Wirkungsgraden ergibt sich neben einer merk]ichen Energieeinsparung
eine Verringerung der bei Großmaschinen oft an der Grenze des Zumutbaren liegenden Geräuschbelästigung,
Die mit vorgenannter Erfindung erzielbaren Torteile sind so vielfältig>
daß sie einer tabellarischen Aufstellung bedürfen :
Reduktion des bisherigen Stanzgitterverschnittes beim Stanzen
der Ständerronden von etwa 20 % auf unter 5 %.
Einsparung des Materials für das'Gehäuse auf der Länge des Ständerpaketes.
Reduktion der Eisenverluste und Magnetisierungsströme durch Ausweichen
des magnetischen Jochflusses in die stehengebliebenen Tangentialkühlrippen.
Wegfall der Zusatzverluste, die bei herkömmlichen Maschinen an der Berührungsfläche zwischen Ständerpaket und aufgepreßtem Gehäuse
als Folge des partiellen Kurzschlusses benachbarter Ständerbleche entstehen.
Wegfall des Temperaturgradienten beim Übergang der Verluste vom Ständerblechpaket in das umschließende Gehäuse.
Im Vergleich zu oberflächengekühlten Maschinen, bei denen der Kühlluftstrom nicht zwischen den offenen Rippen bleibt, wesentlich
bessere Nutzung der durch gedeckte TangentiaLkanäle strömenden
Luft zur Wärmeabfuhr. Es wird eine Minderung der benötigten Kühlluftmenge auf unter die Hälfte, damit ein verringerter
Lüfterleiatungsbedarf bei kleinerer Geräuschbelästigung erreicht.
Gute mechanische Abstützung des die Rippenkanäle umhüllenden Man' 1Is.
Reduktion der Temperaturen irn Wickelkopf durch Übergang von bisherigen
Luftisolierstrecken auf eine dünne, der Nutisolation entsprechende Isolation bei gegen Gehäuseringen gepreßten Wickelköpfen.
Reduktion der Heißpunktgefahr in den Wickelköpfen durch thermisches
Ankoppeln an die Wärmekapazität der sie umgebenden Gehäuseringe .
Zuverlässigeres Festlegen der elektrodynamischen und RUttelkräften
ausgesetzten Wickelköpfe durch ihr Anpressen an die Gehäuseringe, als es bei herkömmlich eingeschnürten Wickelköpfen möglich ist,
Minderung des Material- und Lohnaufwanden durch kabelloses, direktes
Anschließen dex- Spulenenden am in unmittelbarer Nachbarschaft zum Wickelkopf liegendem Klemmenbrett.
BAD ORIGINAt COPY
--r- 46
Minderung des Stapelraumbedarfs im Vergleich zu leistungsgleichen,
runden Maschinen auf etwa die Hälfte durch die ViereckfKastenbauweise
"bei gleichzeitig besserer optischer Anpassung an die heutzutage mehr oder weniger rechteckig strukturierten Werkzeug-
und sonstigen Maschinen.
Wirtschaftliche Ausführbarkeit von Mehrbreitensystemen, da die Oberfläche der Tangentialkühlkanäle streng proportional mit
der Paketlänge wächst und ein Abheben der Kühlluft, wie es ansonst bei überlangen,,axial rippengekühlten Maschinen der Pail ist,
wegen, der Ausführung mit gedeckten Kanälen nicht vorkommen kann. Der Übergang bei z.B. in Großserien gebauten Drehstrommotoren
von bisher gebräuchlichen zwei Paketlängen pro Paketdurchmesser
auf ein durch die Erfindung ermöglichtes Dreilängensystem erhöht die Losgrößen für gleichartige, paketdurchmesserabhängige Teile
um 50 % und mindert den Bedarf an unterschiedlichen 'Werkzeugen
zum Stanzen, Bearbeiten von G-ehäusezentrierungen und lagerschilden,
Druckgußformen usw. um 33 %»
Ablösung kostenaufwendiger Kühlverfahren wie Röhren- oder Flüssigkeitskühlung
bei Großmaschinen, bei denen Gehäuserippenkühlung nicht mehr ausreicht, als besonderes Merkmal der Erfindung, daß
die Kühlfläche proportional mit dem aktiven Volumen wächst. Es entfällt somit bei G-roßmaschinen der Zwang zum Übergang auf
andere, teuere Kühlverfahren und/oder zur Herabsetzung der Verlustdichte im aktiven Material.
Zum besseren Verständnis des Ausgeführten bedarf es der zeichnerischen
Darstellung von Ausführungsbeispielen. Es zeigen : Pig. 1 : Blechschnittkontur bei Polgeschnittstanzen.
Pig. 2 : Perspektivische Darstellung eines tangential gekühlten Ständerpaketes.
Pig. 3 : Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Maschine.
Pig. 4 : Anschluß der Spulenenden'an Klemmenbrettbolzen.
Pig. 5 : Ausbreitung des magnetischen Plusses in die Tangential,
rippen.
Fig. 6 : Nutzung des zugewonnenen aktiven Materials bei geschlossenen
4-poligen Gleichstrommotoren.
Pig. 7 : wie 6., jedoch bei Einphasenmotoren mit Hilfsphase.
Fig. 8 : wie 6., jedoch bei Großmotor mit zusätzlicher Innenkreislaufkühlung
im Querschnitt«
Pig, 9 : wie 8., jedoch im Längsschnitt
Figur 1 zeigt das Stanzgitter einer Maschine gemäß Erfindung beim Polgescknittverfahren. Das der Stanze zugeführte Elektroband 1
hat die Breite des aktiven Blechpaketdurchmessers Da. Der Trenn-
schnitt 2,3 zwischen zwei Ständerblechen 4»5 liegt abseits von der
für beide Ronden gemeinsamen Tangente 6. Die sohräge Schraffur des
linken Ständerbleches 4 zeigt, was alles vom Bandblech in der elektrischen Maschine genutzt wird. Lediglich die eng gekreuzelt
schraffierten Zwickel 7, 8 sind Abfall. Bisher war auch der zwischen
der Ronde mit Da als Durchmesser und dem umschließenden Quadrat
verbleibende Teil,- siehe gepünktelt 9, 10,- Abfall. Im gezeichneten
Beispiel ist die Lage des Trennschnittes durch die Forderung mitbestimmt, daß alle um 90° und Mehrfaches hiervon versetzt
paketierten Ständerbleche in den Diagonalen vier gemeinsame Kanäle
11, 12, 13, 14 bilden. Sie dienen entweder als Durchbruch für das Paket zusammenhaltende Zuganker, als funktionsgleiche Druckgußkanäle
(siehe Fig. 2) oder als Axialkanäle für Innenkreisuraluft.
In Figur 2 ist schematisch( mit gegenüber der Praxis zu großen Abständen
der Teilpakete dargestellt, wie durch fortlaufendes Drehen um 90° von Ständerblechteilpaketen 15, 16, 17 Kühlkanäle und diese
begrenzende Kühlrippen mit sehr großer Oberfläche und, wegen der ständig wechselnden Kontur, großer Luftverwirbelung erzeugt werden.
Im Vergleich zur Rippenkühlung, wobei der axiale Luftstrom, auf seinem Weg durch, die offenen Rippenkanäle kaum ve"j?wirbelt wird und
zudem kurz nach Austritt aus der Lüfterhaube nach außen abhebt, werden über doppelt so hohe Wärmeabfuhrzahlen erreicht. Man kommt
damit bei der Bauweise gemtfß Erfindung mit wesentlich kleineren
Kühlluftmengen, weniger Lüfterleistung und weniger Geräusch aus, um die Verlustwärme zuverlässig abzuführen. Mit 18 ist ein der
Luftführung dienender Blechmantel bezeichnet, der sich allseitig auf den ein durchbrochenes Quadrat bildenden Teilpaketen abstützt.
Die angenommene Luftführung vom Maschinenende, dann tangential zum aktiven Durchmesser Da und schließlich seitlicher Austritt
aus Durchbrüchen 19 im Mantel ist durch Pfeile kenntlich gemacht.
Figur 2 zeigt ferner, wie sich bei Einsatz der Druckgußtechnik das
Zusammenhalten des Ständerpaketes durch^Diagonaldruckgußkanäle mit
der Bildung von Gehäuseringen 20, 21 , an denen innen die Wickelkopf
e 22, 23 anliegen und dem Angießon vom Klemmenkasten 24 und
den vier Füßen 25,26,27,28 (letztere im Bild verdeckt) in einem Arbeitsgang kombinieren läßt.
. ,, - ■ ο uz ο ο 3Z- · t:f*-ri<su
) -sf- a% '/v'i Π?.;::;Π
•Figur 3 zeigt den Eängaschnitt einer Maschine gemäß Erfindung,
bei dem ein Außenläuferventilato3?>
29 die Kühlluft von unten, unter partieller Beimischung.seitlicher, kühler Frischluft durch
die Manteldurchbrüche 30, 31. ansaugt und seitlich aus dem Lüftergehäuse 32 ausstößt. Di© Wickelkopfe 22, 23 sind hierbei gegen
die Isolation 33,34 der G-ehäuseringe mit Hilfe von Preßringea. 35,
gedrückt. Figur 4 zeig*·als vergrößerten Ausschnitt von Figur 3,
wie Spulenenden 37* gebündelt durch einen Isolierschlauch 38, Obu
seitlichen Bolzen 3ß des Üemmenbrettes 40 geführt und an diesem
angeschlossen werden. Dieser Arbeitsgang erfolg* wegen besserei* .
ZugängigTceit bei noch außerhalb, des Klemmenkastens gehaltenem
Klemmenbrett. Der ^lemm.enkastendeckel 41, mit einer unverlierbaren
Schraube gegen Abhandenkommen gesichert unöfum diese schwenk- "*
bar, dient vorteilhafterweise zugleich zur Aufnahme der-· die Maschine
kennzeichneten Leistungsschilddaten und" Anschlußschaltbilder.
'6 "■■'■"
Aus Figur 5, oberer Teil, ist ersichtlich, wie durch die am aktiven
Material verbliebenen Ecken des Elektroblech^s sich die bisherige
Nenn jochhöhe hjn (42) in den Diagonalen auf b-jeff (43) vergrößert
und dabei sich die Joehinduktion in den Diagonalen etwa halbiert. Die Absenkung der Jochinduktion ist um so größer, Je höher die
Polzahl der Maschine ist. Dies führt zu einer Absenkung der Magnetisierungsströme
und Eisenverluste, bringt somit bei Drehfeldmaschinen verbesserte Leistungsfaktoren und Wirkungsgrade, ohne
daß gegenüber bisher mehr Elektroblech benötigt wird.
Bei nicht rotationssymmetrischen Maschinen wie z.B. Grleichetrom-
und Einphasenmotoren ist es vorteilhafter, die'Jochhöhe h. allseitig
zu belassen und dafür die karoschraffierten Flächen 44, 45 in Figur 5, untere' Bildhälfte, zur Unterbringung von mehr Wickelkupfer
zu nutzen. Figur 6 zeigt als Halbschnitt dön Blechschnitt
einer dergestalt aufgebauten vierpoligen, oberflächengekühlten Gleichstrommaschine. Hierbei sind 46, 47, 48. die Hauptpole mit
ihren Wicklungen und 4j9, 50 die Wendepole. Das relativ dünne Joch ρ
51 auf der rechten^T^ilpaketseite führt die Verluste auf kurzem
Weg zu den durch Da gekennzeichneten Rippengrund der Tangentialkühlkanäle.
Figur 7 zeigtV'wie bei qberfläche'ngekühlten Einphasenmotoren
zweckmäß^gerweise die Hauptphase mit ihrem größeren Kupferbedarf
in den größeren Diagonalnuten 52, 53, 54, 55 untergebracht
wird.
-■10 · · ö
Bei sehr großen elektrischen Maschinensieb der^'Weg", deutle V«rlustwärme
vom Masch.ineninneren nach auSen nehmen muß, oft so lang,
daß der Temperaturgradient im Zuge der inneren Wärmeleitung so groß
wird, daß auch die wirksamste Oberflächeiikühlung nichts mehr bringt.
Hier hilft ein zusätzlicher Innenkühlkr^ilauf. Figur 8 zeigt im
Querschnitt in den Paketdiagonalen eingestanzte Axialkanäle 56,
57, 58, 59. Ähnliche Kanäle finden eich als Durchbrüche 60 im Läufer wieder. Außen- und Inhenkanäle worden im Gegensinn von einem
gemeinsamen Luftstrom durchströmt. Dafür sorgt in Figur 9 der Innenventilator 61, Die den Außenkanälen·zugeführte Verlustwärme
wird durch die Vielzahl von Tangentialrippen auf eine große Oberfläche
verteilt, von denen sie durch d,e# äußeren Kühlluftstrom
an die Raumluft abgeführt werden. Derart aufgebaute Großmascädn«»
sind wirtschaftlicher herstellbar als heutige röhren^ oder flüssig- "'
keitsgekühlte Maschinen.
EM' 7%0 '' ' f
9' Figuren ςι >
14 Patentansprüche
Leerseite
Claims (14)
1. Elektrische Maschine, dadurch gekennzeichnet, daß ein Großteil
der "bisher beim Stanzen der Gtänderronden mit dem Stanzgitter
verloren gehenden 'Differenzfläche zwischen dem umschreibenden
Quadrat Da des aktiven Durchmessers Da und dessen Ronde mit
einer Fläche iC-Da / 4 zum Aufbau von Tangentialkühlkanälen
durch versetztes Stapeln asymmetrischer Ständerteilpakete und somit zur Verlustwärmeabfuhr mit sehr guter Wärmeabfuhrzahl
genutzt wird, wobei im Bereich des Ständerpaketes auf ein gesondertes, tragendes Gehäuse verzichtet wird, und das im Vergleich
zu herkömmlichen,runden Ständerpaketen jetzt am Ständerjoch verbleibende, zusätzliche Elektroblech zur Herabsetzung
von Magnetisierungsströmen, Eisenverlusten und / oder zur zur Unterbringung zusätzlicher AxiaLkanäle für einen Innenkühlkreislauf
und bei nicht rotationssymmetrischen Maschinen zur Vergrößerung der WickelraumflJüohen in den Paketdiagonalen
dient.
2. Elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Trennschnitt zwischen zwei benachbarten Ständerblechen,
bei deren Stanzen von Blechstreifen oder -Bändern, mit einer
Breite entsprechend dem aktiven Ständerpaketaußendurchmesser DQ
nicht mit der für zwei benachbarte Bleche an der Berührungsstelle gemeinsamen Tangente zusammenfällt, sondern in den
Bereich des Nachbarbleches möglichst weit hineinragt, wodurch sich Ständereinzelbleche ergeben, deren eine Hälfte,- dies
entweder auf einer Seite übereinander oder jeweils einer Diagonale zugehörig -, die normale, runde Ständerkontur
und deren andere Hälfte Rechteckkontur mit kreisförmiger
Einstanzung vom Nachbarblech haben.
3. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 und 2 , dadurch gekennzeichnet,
daß aus den asymmetrischen Ständerblechen zunächst gleichartige Gtänderteilpakete gebildet, die danach , jeweils
um 90° bzw. Mehrfaches oder Bruchteile hiervon,aufeinandergelegt und paketiert werden, wobei Spannbolzen oder funktionsgleiche
Druckgui3kanäle durch allen Teilpaketen· gemeinsame Axialkanäle das Ständerpaket als kompakte Einheit zusammenhalten
und somit, ein gesondertes Gehäuse überflüssig machen.
_.._.. - ,. 3D2.6892
4. Elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß Über dae in seiner äußeren Kontur kistenartige Ständerpaket
ein dieses umschließender Mantel gelegt wird, der den von einem Ventilator erzeugten Kühlluftstrom in tangentiale Richtung
zum Paketdurchmesser Da und somit senkrecht zur Maschinenachse
durch die aus den versetzten Ständerteilpakete gebildeten Tangential-Rippen und -Kanäle leitet.
5. Elektrische Maschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß im Mantel Durchbrüche nach außen vorhanden sind, durch die, physikalisch in ihrer Lage optimiert, entweder bei Drucklüftung
die Kühlluft austreten oder bei Sauglüftung Frischluft eintreten und ggf. durch Nebenwege sich weitere Frischluft
der bereits aufgeheizten Luft zumischen kann.
6. Elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß ein an Außenseiten des Paketes installierter Fremdlüfter, der, falls häufig Teillastbetrieb vorkQmmt, durch Meßfühler
in der Wicklung nur bei Annähern an kritische Temperaturen eingeschaltet wird, einen Kühlluftstrom erzeugt, dessen Richtung
mit der Lamellierung und somit der Tangentialrippung des Ständerpaketes identisch ist, um damit eine wirksame Durchlüftung
auch tiefer Kanäle bei geringem Energiebedarf und niedriger G-eräuschbelästigung des Lüfters zu erreichen.
7. Elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Übergang vom kistenfö'rmigen, tangentxalgerippten Ständerpaket zur Lagerung der Motorwelle mit Hilfe von topfförmigen
Lagerachilden erfolgt, die an den Stirnseiten des Paketes zentriert sind.
8. Elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Übergang vom kistenförmigen Ständerpaket zu herkömmlichen
LagerSchilden mit Hilfe von beid- und stirnseitig am
Ständerpaket angeschraubten oder anderweitig befestigten G-ehäuseringen
erfolgt, wobei die LagerSchilde, vornehmlich in Tellerform, in den nachträglich, rait Drehaufnahme in der Paketbohrung,
an den Enden der Gehäuseringe gedrehten Zentrierungen befestigt werden,
BAD ORIGJNAt
9. Elektrische Maschine nach Anfspruötr -1 -, dad-arch gekennzeichnet,
daß der Übergang vom kistenförmigen Paket zu den runden Lagerschilden
mit Hilfe von beid- und stirnseitig angegossenen Gehäuseringen erfolgt, wobei in den Ständerdiagonalen ausgestanzte
Axialkanäle die Verbindung zwischen beiden Gehäuseringen herstellen und dergestalt Paket und Gehäuseringe eine mechanisch
in sich verbundene Einheit werden,
10. Elektrische Maschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß beim Angießen der Gehäuseringe zugleich ein geräumiger Klemmenkasten, der über dem Wickelkopf liegt, gebildet wird
und, falls die Maschine Fußbauform hat, im gleichen Arbeitsgang an beiden Gehäuseringen Füße angegossen werden.
11. Elektrische Maschine nach den Ansprüchen 1,8,9 und 10, dadurch
gekennzeichnet, daß beide Wickelköpfe nach Zwischenlegen einer elektrischen Isolation nach außen gegen die Innenseiten der
Gehäuseringe gepreßt werden, wozu entweder in den Wickelkopfbohrungen verbleibende oder nach dem Tränken und Aushärten herausgezogene,
wieder verwendbare Preßringe dienen, mit dem Ziel, durch bessere Wärmeleitung vom Wickelkopf zum Gehäuse als bei
bisheriger Luftstreckenisolation die Verlustwärme mit geringerem Temperaturgradienten nach außen zu führen.
12. Elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Ständerspulen unmittelbar zu Anschlußbolzen
eines möglichst über dem Wickelkopf liegenden Klemmenbrettes geführt und an diesen die notwendigen Schaltverbindungen der
einzelnen Spulen hergestellt werden.
13. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 und 10, dadurch gekennzeichnet,
daß der mit unverlierbaren Befestigungselementen am Gehäusering schwenkbar angeordnete Klemmenkastendeckel zugleich
a,ls Leistungsschild dient und über Schaltung, Wartung informiert.
14. Elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zurVerbesserung des Wärmeüberganges vom Maschineninneren
nach außen sowohl in den Diagonalen des Tangentialrippenpaketes als auch im Läufer axiale Kanäle angeordnet sind, durch die ein
Innenlüfter Luft bläst und dabei die Läufer- und Wickelkopfwärme
in die Stämderaußenkanäle transportiert, von wo aus sie sternförmig
auf die Tangentialrippen und Außenluft übertritt.
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